物理高手进,高分悬赏!

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-10
物理高手进! 高分悬赏

人的身高和出手高度与角度的影响。

不过空气阻力也确确实实不用考虑,这40-42度可不是因为空气阻力算出来的。

另外既然要考虑人身高的情况,就要考虑手臂力量的大小和角度对出手速度的影响,以及手臂长度与角度对高度的影响。

既然都不爱算,反正我也没算过,就来算一算,顺便研究一下到底什么角度合适。

这个计算起来可以认为人手臂做功是不变的。这样能稍稍简化。进一步简化,在我们知道了大约在45度附近的情况下,我们可以这样近似的:由于角度变化范围不大,所以出手的高度和速度变化就很小,也就是楼主想象的情况。假定铅球在h高处出手,速度是v,设出手方向与水平夹角θ。做运动的正交分解:在竖直方向上有 vsinθt-0.5gt^2=-h; 在水平方向上有s=vcosθt;
用第一个方程解出t带入第二个方程,得出s=(vcosθ/g)*[vsinθ+根号下(v方×sinθ方+2gh)]
打这个公式累死我了!
这是一个s关于θ的函数,在h等于零的情况下就好办了,直接变成“v方×sin(2θ)/g”极值就在45度
假如h不等于0……目前人类求极值的最佳方法就是求导数——找导数为零的点,但目前人脑还没有办法解上面那个函数的导数。
不过也并非一筹莫展:
第一,由于h大于零,帮助了sinθ方,所以我们可以知道极值在45度偏小的一侧。
第二、对于这样的函数,可以用计算机的数值方法解决。计算机会在40—45中间把θ分成很多个小格,每个格取一个θ值,带入公式计算出对应的s值,然后比较那个最大。实际上现实中大多数函数都无法用导数求极值,用的都是数值法。
第三、由于我们也不需要把精度精确到那么高,大约0.5度就可以了,所以你完全可以自己用计算器解决这个问题,当然有公式计算功能的计算器软件会更容易,会用excel更快。把40-45分十个格,如40,40.5,41……一个个去试。这个由于每个人的v和h不一样,所以不能一概而论的。你要先通过实验把你的v和h测出来,然后带入公式即可。
在v=10,h=1.8,g=9.8(一个相当普通的运动员:))的情况下,我试算了一下对应距离:
40度 11.86577723
40.5度 11.86816524
41度 11.86782553
41.5度 11.86474217
可见最佳角度是40.5度,这意味着最佳角度在40度和41度之间。如果此人还按照45度去推的话,结果是11.76523392
差了10公分呢:)
而且似乎体现了高度越高出手角度越应该小的规律。
换成别的数据:
v=10,h=1.6的话,最佳是41度,距离11.6950792;
v=10,h=2.0的话,最佳是40.5,距离12.03883174
v=11,h=1.6的话,最佳是41.5,距离13.85456742
v=12,h=1.6的话,最佳是42度,距离16.21485535
v=13,h=1.6的话,最佳是42.5,距离18.77680846
v=9 ,h=1.6的话,最佳是40.5,距离9.734569985

4kg是女子比赛用球,女子铅球世界纪录是:利索夫斯卡娅(苏联) 22米63。她身高1.88米,按出手高度2米且角度最佳的话,她的出手速度大约是14.25,角度是42.5。

望采纳

解:斜轨道同地面构成的直角三角形是 3:4:5
设:运动员的质量是M,出发水平抛出后T秒时落到滑道上,沿斜面的分速VX,下落高度H,水平位移S0
H=1/2GT^2
S0=V0T
H/S0=3/4=GT/2V0=5/8T
T=1.2秒
H=1/2GT^2=7.2米
垂直速度VZ=gT=12m/s
垂直速度在斜面上的分速度 V1
VZ:V1=5:3
V1=0.6VZ=7.2m/s
水平速度在斜面上的分速度 V2
V0:V2=5:4
V2=0.8V0=6.4m/s
沿斜面的分速 VX=V1+V2=13.6m/s
对应的轨道长度L
L:H=25:15
L=5H/3=12米
剩余斜轨道长度 S=25-12=13米
斜轨上的正压力 N,斜轨上摩擦力 f ,斜轨上摩擦力做的功 W1
N:MG=4:5
N=0.8MG=8M
f=N*0.2=1.6M
W1=fS=1.6M*13=20.8M
设运动员在水平雪道上滑行的距离 K ,水平路上摩擦力做的功 W2
W2=FK=0.2MGK=2MK
摩擦力做的功 W=W1+W2=20.8M+2MK
在出发点的总机械能 E=(15-7.2)MG+1/2MVX^2=78M+92.48M=170.48M
根据能量守恒,得:W=E
20.8M+2MK =170.48M
K=74.84米
运动员在水平雪道上滑行的距离74.84米
2. 环的合外力F=kmg-mg,故而ma=F,解得
a=(k-1)g



2、接上题很容易求得第一次碰撞后棒的加速度为向下的a'=(k+1)g
棒与环第一次与地面碰撞的瞬间的速度为v=√(2gH),碰撞后的瞬间,棒的速度反向等大,环的速度较碰撞前不变,取向上的方向为正,故而有
-v+at=v-a't,解得t=v/kg,得到v'=-v+at=-v/k<0,故而此时方向向下
故而当它们的速度相等时候(即保持相对静止),棒经历了从向上的速度上升到最高点并开始下落的变成方向向下的过程
很容易求得,当棒以速度v,加速度a'运动到最高点时的高度
H1=v^2/2a'=H/(k+1)
由于棒还要回到地面完成第二次碰撞,故而从断开轻绳到棒与地面第二次碰撞的瞬间,棒运动的路程S为
S=H+2H1=H(k+3)/(k+1)

3、棒和环都静止的时候,所有的动能均被摩擦力做功所消耗掉了,故而摩擦力对环和棒做的总功等于系统的机械能的损失,所以有
W=ΔEp=kmgH/(k-1)
从网址那复制的

取微小一段圆弧,张力指的是这段圆弧两端所受的力,设圆弧所对圆心角为a ,这里的a是弧度
画一下图,圆弧铜线受切线方向相等的两个张力,垂直方向的安培力,将张力正交分解,水平方向互相抵消,垂直方向为f*sin(a/2) ,由于圆弧很微小,它所受的安培力=B*R*a*I,由铜线受力平衡,列出平衡方程,2*f*sin(a/2)=B*R*a*I,
由于a趋于0,a/2更趋于0,所以sin(a/2)=a/2,带入,左边=2*f*a/2=f*a,所以f=B*R*I=4.2
另外,对于张力问题,一般截取出一段,考虑受力平衡,列出方程

把铜环沿直径分为2半,则和另一半之间的力为F
2F=ILB
F=4.2N
张力就是使物体有扩张趋势的力,不是一个物理学里的严格定义词汇

张力在这里就是磁场对圆环的作用力--安培力!
这里面应采取微元法,把圆环划分成无数小段,每段近似为直线!所以F=∫BIdr,r从零到圆的周长!好久没做了!不知道正确否!

利用微积分,把圆分成无限小段,没一段为:
F'=BIn/2∏R
又整段为n
所以合力为
F=nF'=BI/2∏R
即F=14×6/2×3.14×6×0.01=700/3.14

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